Kotlin 知识梳理(4) - 数据类、类委托 及 object 关键字

Kotlin 知识梳理系列文章

Kotlin 知识梳理(1) - Kotlin 基础
Kotlin 知识梳理(2) - 函数的定义与调用
Kotlin 知识梳理(3) - 类、对象和接口
Kotlin 知识梳理(4) - 数据类、类委托 及 object 关键字
Kotlin 知识梳理(5) - lambda 表达式和成员引用
Kotlin 知识梳理(6) - Kotlin 的可空性
Kotlin 知识梳理(7) - Kotlin 的类型系统
Kotlin 知识梳理(8) - 运算符重载及其他约定
Kotlin 知识梳理(9) - 委托属性
Kotlin 知识梳理(10) - 高阶函数:Lambda 作为形参或返回值
Kotlin 知识梳理(11) - 内联函数
Kotlin 知识梳理(12) - 泛型类型参数


一、本文概要

本文是对<<Kotlin in Action>>的学习笔记,如果需要运行相应的代码可以访问在线环境 try.kotlinlang.org,这部分的思维导图为:

二、数据类和类委托

2.1 数据类:自动生成通用方法的默认实现

在平时的开发中,我们往往会使用许多的xxBean对象用作数据容器,而在定义这些对象时,一般会重写它的以下三个方法:

  • equals:用来比较实例
  • hashCode:用来作为例如HashMap这种基于哈希容器的类
  • toString:用来为类生成按声明顺序排列的所有字段的字符串表达形式

Kotlin中,只需要为你的类添加data关键字,以上这些必要的方法就会自动生成好,例如下面的例子,我们演示了以上三个方法的作用:


运行结果为:

equalshashCode方法会将所有在主构造方法中声明的属性纳入考虑:

  • equals方法会检测所有的属性的值是否相等
  • hashCode方法会返回一个根据所有属性生成的哈希值

数据类和不可变性

在设计数据类时,应当尽量只使用只读的属性,让数据类的实例不可变,因为如果不这样,被用作键的对象在加入HashMap或者类似容器后被修改了,容器会进入一种无效的状态。

为了让使用不可变对象变得容易,Kotlin编译器为它们生成了copy方法,并在copy的同时修改某些属性的值,copy出来的副本有着单独的声明周期而且不会影响代码中引用原始实例的位置,使用方法如下:

2.2 类委托

当我们需要向一个类添加一些行为时,一般有两种做法:

  • 继承这个类,在子类中增加方法
    这种方法的缺点是:当系统不断演进并且基类的实现被修改或者新方法被添加进去时,你做出的关于类的行为的假设会失效。
  • 使用装饰器模式
    本质是创建一个新类,实现与原始类一样的接口并将原来的类的实例作为一个字段保存。与原始类拥有同样行为的方法不用修改,只需要直接转发到原始类的实例。这种方法的缺点是:需要相当多的样板代码。

Kotlin将委托作为一个语言级别的功能做了头等支持。无论什么时候实现一个接口,你都可以使用by关键字 将接口的实现委托到另一个对象;当需要修改某些方法的行为时,可以重写它们,这样你的方法就会被调用而不是使用生成的方法,可以保留感到满意的委托给内部的实例中的默认实现。


运行结果为:

三、object 关键字

object关键字在多种情况下出现,它的核心理念为:这个关键字 定义一个类并同时创建一个实例,下面我们介绍它的三个应用场景:

  • 对象声明 是定义单例的一种方式
  • 伴生对象 可以持有工厂方法和其它与这个类相关,但在调用时并不依赖类实例的方法,它们的成员可以通过类名来访问。
  • 对象表达式 用来替代Java的匿名内部类。

3.1 对象声明:创建单例易如反掌

Java中,单例模式通常是使用private构造方法,并且用静态字段来持有这个类仅有的实例。

而在Kotlin中,通过使用对象声明功能,将类声明与该类的单一实例声明结合到了一起。

  • 对象声明通过object关键字引入,一个对象声明可以非常高效地以一句话来定义一个类和一个该类的变量。
  • 一个对象声明可以包含属性、方法、初始化语句块等的声明,但是 不允许声明构造方法,这是因为对象在定义的时候就已经创建了,不需要在其他地方调用构造方法。
  • 对象声明允许使用对象名加.字符的方式来调用方法和访问属性。

继承自接口的对象声明

对象声明可以继承自类和接口,这通常在你使用的框架需要去实现一个接口,但是你的实现不包含任何状态的时候很有用。


在类中声明对象

在类中使用对象声明时,这样的对象同样只有一个单一实例:它们在每个容器类的实例中具有相同的实例。



运行结果为:


在 Java 中使用 Kotlin 对象

如果要在Java中使用Kotlin中的声明对象,可以通过访问静态的INSTANCE字段:

Kotlin 中的对象声明

Java 的调用方式

3.2 伴生对象:工厂方法和静态成员的地盘

Kotlin的类不能拥有静态成员,作为替代,Kotlin依赖包级别函数(在大多数情形下能够替代Java的静态方法)和对象声明(在其他情况下替代Java的静态方法,同时还包括静态字段),在大多数情况下,推荐使用顶层函数,但是顶层函数不能访问类的private变量。

因此,如果你需要写一个 在没有类实例的情况下 调用但是需要 访问类内部的函数,可以将其写成那个类中的 对象声明的成员

在类中定义的对象之一可以使用一个特殊的关键字来标记 companion,如果这样做,就获得了直接 通过容器类名称来访问这个对象的方法和属性的能力,不再需要显示地指明对象的名称,下面是一个基础的示例:


运行的结果为:

使用工厂方法创建对象

下面是使用伴生对象来实现工厂方法的例子:


3.3 作为普通对象使用的伴生对象

伴生对象是一个声明在类中的普通对象,它可以有名字,实现一个接口或者有扩展函数或属性。假设我们需要在对象和JSON之间进行序列化和反序列化,可以将序列化的逻辑放在伴生对象中。


运行结果为:

在大多数情况下,通过包含伴生对象的类的名字(也就是例子中的Person类)来引用伴生对象,所以不必关心它的名字,如果省略了伴生对象的名字,默认的名字将会分配为Companion

在伴生对象中实现接口

就像其它对象声明一样,伴生对象也可以实现接口,可以将包含它的类的名字当做实现了该接口的对象实例来使用。



运行结果为:


伴生对象扩展

Kotlin 知识梳理(2) - 函数的定义与调用 中,我们介绍了通过扩展函数,可以通过代码库中其它地方定义类实例调用的方法,但是如果你需要定义可以通过 类自身调用的方法,就像伴生对象方法或者Java静态方法该怎么办呢?

举例来说,如果类有一个伴生对象,可以通过在其上定义扩展函数来做到这一点,即类C有一个伴生对象,并且在C.Companion上定义了一个扩展函数func,则可以通过C.fun()来调用它。

下面,我们为Person类的伴生对象定义一个扩展函数:

当调用toJson就像是它是一个伴生对象定义的方法一样,但是实际上它是作为扩展函数在外部定义的。而为了能够为你的类定义扩展,必须在其中声明一个对象,即使是空的。

3.4 对象表达式:改变写法的匿名内部类

object关键字不仅能够用来表明单例式的对象,还能用来声明 匿名对象,它替代了Java中匿名内部类的用法。例如,让我们来看看怎样将一个典型的匿名内部类用法转换成Kotlin


运行结果为:

将匿名对象存储到变量中

除了去掉对象的名字外,语法与对象声明相同的。对象表达式声明了一个类并创建了该类的一个实例,但是没有给这个类或是实例分配一个名字。通常来说,它们都是不需要名字的,因为你会将这个对象用作一个函数调用的参数。如果你需要给对象分配一个名字,可以将其存储到一个变量中:


在对象表达式中修改变量的值

Java的匿名类一样,在对象表达式中的代码可以访问创建它的函数中的变量,但是与Java不同,访问并被限制在final变量,还可以在对象表达式中修改变量的值。


运行结果为:


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